11、动作捕捉与3D骨骼建模及面部部件替换技术解析

动作捕捉与3D骨骼建模及面部部件替换技术解析

在当今的数字媒体时代，动作捕捉技术和面部图像编辑技术在影视动画、游戏制作、医疗美容、法医鉴定等众多领域都有着广泛的应用。本文将详细介绍动作捕捉与3D骨骼建模以及面部部件替换的相关技术，包括方法原理、实验分析等内容。

动作捕捉与3D骨骼建模

统一3D骨骼建模

为了真实还原移动物体的手势和面部表情，除了动作数据的准确性和实时传输外，动作数据与模型的融合也至关重要。目前，影视动画的3D模型按现实比例制作，便于动作数据匹配融合，但在游戏开发等多数情况下，按每人身材比例构建3D模型耗费巨大。因此，提出了统一3D骨骼建模方法，其基本原理如下：
1. 分析动作捕捉设备的角色节点结构，对关节数据分类，如头部、胸部脊柱、手、脚等，并根据节点结构确定各关节节点的比例参数（W1, W2, W3 … Wn）。
2. 根据步骤1的信息设计人体层次结构。
3. 根据步骤1和2的信息定义关节坐标系。
4. 在建模软件中根据步骤3的关节坐标系设计基本3D骨骼模型。
5. 为步骤4的3D骨骼人体模型创建皮肤。
6. 调整比例权重参数和3D骨骼模型，使其与动作捕捉设备匹配。
7. 重复步骤6，直至找到合适的比例权重参数。

该方法的优点是3D模型与动作捕捉数据能良好匹配融合，不易因个体差异导致3D模型变形；缺点是3D模型尺寸统一，虽面部特征和服装不同，但无法体现个体差异。

精确快速传输

动作数据传输的完整性对模型真实性表示影响很大。目前多数动作捕捉设备通过电缆、光学原理、声学原理、无线网络等方式传输数据，但易受外部干扰，产生多余噪声数据